Review effecten natuurlijke
bodemdynamiek en menselijke
bodemberoering in de
sublitorale Waddenzee
Auteurs A. Rippen E. van der Zee N. Fieten J. Latour E. Wymenga
In opdracht van
Programma naar een Rijke Waddenzee Rijkswaterstaat
Voorwoord
In de Waddenzee vinden tal van menselijke activiteiten plaats. Transport over water, visserij, delfstofwinning, kabelaanleg, baggeren, zandsuppleties en zo meer. Veel van die activiteiten brengen bodemberoering in de sublitorale delen van de Waddenzee met zich mee. Tegelijkertijd kenmerkt het gebied zich door een hoge natuurlijke dynamiek door wind, stroming en getij. Die dynamiek is bepalend voor de van nature aanwezige bodemsamenstelling en -structuur, en het leven op en in de bodem. Een belangrijke beleidsvraag is in hoeverre menselijke activiteiten effect hebben op de natuurlijke situatie.
De wetenschappelijke uitdaging bij het beantwoorden van deze vraag is hoe de natuurlijke dynamiek met alle ruimtelijke en temporele variatie daarin te onderscheiden is van de effecten van menselijk gebruik op de natuurlijke situatie.
Er is (en wordt) veel gepubliceerd over bodemberoering. Maar het ontbreekt tot nu toe aan een actueel overzicht van de stand van kennis in een gebied als de Waddenzee over de impact van door de mens veroorzaakte bodemberoerende activiteiten in vergelijking met natuurlijke dynamiek. Rijkswaterstaat (RWS) en Programma naar een Rijke Waddenzee (PRW) vinden het van belang om de effecten van bodemberoering in beeld te krijgen om - indien nodig - beleid en beheer te ontwikkelen voor het verminderen van die impact.
Aan Altenburg en Wymenga is gevraagd de beschikbare, en voor de Waddenzee relevante, kennis over ecologische en morfologische effecten van menselijke en natuurlijke bodemberoering samen te brengen in de vorm van een
literatuurreview. Daarbij is verzocht om de omvang van de effecten van menselijke activiteiten zoveel mogelijk kwantitatief in beeld te brengen en zo veel mogelijk in relatie tot de natuurlijke dynamiek. Het rapport ‘Review effecten natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering in de sublitorale Waddenzee’ is het product van deze opdracht.
Ondanks dat er veel literatuur beschikbaar is, is ook gebleken dat er nog veel kennislacunes zijn rond de effecten van diverse vormen van bodemberoering sublitoraal en hoe deze zich verhouden tot de natuurlijke dynamiek. De effecten beschreven in de verschillende wetenschappelijke studies laten zich daarbij onderling vaak lastig vergelijken door verschillende onderzoeksmethodes, beoordelingscriteria, de vraag in hoeverre de omstandigheden in betreffende studies wel representatief zijn voor de Waddenzee, etc. Het kwantitatief beschrijven van effecten bleek mede om deze reden veelal niet haalbaar, reden waarom de bevindingen in het rapport vooral in kwalitatieve termen zijn weergegeven. Niettemin achten wij de bevindingen van het rapport waardevol als kennisoverzicht en dan met name de volgende kernbevindingen:
• Er is een verschil in de bodemsoortensamenstelling tussen hoog- en laag-dynamische sublitorale gebieden in de Waddenzee. De hoog-dynamische gebieden zijn vooral de grote getijgeulen, in het algemeen relatief dichtbij de zeegaten.
De laag-dynamische gebieden bevinden zich in de kleinere geulen, de wantijen en meer richting de kust van het vaste land.
• I n de laag-dynamische gebieden bevinden zich soorten die gevoeliger zijn en langzamer herstellen dan in de hoog dynamische gebieden.
• De gevolgen van een gelijke aard en mate van menselijke bodemberoering zullen (daardoor) in het algemeen groter zijn in laag-dynamische gebieden, waar immers soorten leven die sensitiever zijn en een langere hersteltijd hebben.
• Extractie (zoals baggeren en schelpenwinning) en bedekking (zoals zandsuppletie en verspreiding baggerspecie) hebben lokaal de grootste impact.
• Lichtere vormen van menselijke bodemberoering, zoals garnalenvisserij, kunnen door hun frequentie en de schaal waarop ze plaats vinden netto ook impact hebben.
• In laag-dynamische gebieden is de kans groter dat frequente bodemberoering herstel verhindert en de bodemgemeenschap zich ontwikkelt naar één die meer kenmerkend is voor meer dynamische gebieden.
Wij hebben de Waddenacademie gevraagd kritisch naar dit rapport te kijken op de volgende punten:
• Of het een adequaat overzicht geeft over de in de literatuur aanwezige kennis van voor de Waddenzee relevante ecologische en morfologische effecten van menselijke en natuurlijke bodemberoering.
• Of de kernbevindingen voldoende onderbouwd zijn.
De Waddenacademie heeft drie onafhankelijke deskundigen, die niet bij het opstellen van het rapport betrokken waren, gevraagd om onafhankelijk van elkaar de review uit te voeren. Hun samengevatte commentaar luidt als volgt:
• De auteurs van het rapport zijn erin geslaagd om een bewonderenswaardige hoeveelheid rapporten en artikelen te verwerken, zij het dat het op basis van de beschrijving van de toegepaste zoek- en selectiemethode niet goed te achterhalen is of de literatuurlijst volledig is.
• Hoewel de deskundigen hier en daar een kritische kanttekening plaatsen, lijkt de conclusie gerechtvaardigd dat de kernbevindingen van het rapport in voldoende mate zijn onderbouwd.
De belangrijkste kritische kanttekeningen zijn:
• De indeling in laag- en hoog-dynamische delen is klaarblijkelijk volledig gebaseerd op resultaten van een getijmodel.
Daarbij blijft het effect van golven buiten beschouwing. Echter in de uitgevoerde analyse wordt maar zeer beperkt aandacht besteed aan de effecten van het getij en gaat de aandacht vooral uit naar het effect van stormen en daarmee golven.
• Onder invloed van stroming en golven kan ook sprake zijn van een verandering in sedimentsamenstelling en sedimentologische opbouw van het sediment in het sublitoraal. Ook dit heeft gevolgen voor organismen.
• De opgave om een vergelijking te maken tussen de natuurlijke dynamiek van de bodem en die ten gevolge van menselijk handelen is om verschillende redenen op dit moment feitelijk nog een brug te ver. Met name bij de hypothetische vergelijking van de impact van garnalenvisserij versus het effect van stormen zijn vraagtekens te zetten. Dat geldt zowel voor de wijze waarop de conclusie wordt geformuleerd als wel voor het nut van een dergelijke vergelijking.
Naar aanleiding van de review zijn er enige beperkte wijzigingen doorgevoerd. De beschouwelijk exercitie waarbij de effecten van storm en garnalenvisserij worden beschreven is wel gehandhaafd, omdat deze illustreert hoe menselijke bodemberoering, die altijd additioneel is aan natuurlijke bodemberoering, met name bij frequente herhaling mogelijk leidt tot onvoldoende hersteltijd van gevoelige bodemdiergemeenschappen.
De volledige reviewtekst is weergegeven in bijlage 1.
Zoals eerder aangegeven, is er behoefte aan kennis die gebruikt kan worden bij het vormgeven van beheer en beleid. Deze studie is een eerste stap in dat zoekproces. De bevindingen in deze studie zijn relevant, maar vooral kwalitatief van aard en daardoor nog een onvoldoende basis voor verdere beleidsvorming. Dit blijkt ook uit de review van de Waddenacademie.
Vervolgstappen in de vorm van vervolgonderzoek, zoals ook aangegeven in de aanbevelingen in het rapport zelf en conform de aanbevelingen van de review, zijn nodig om een dergelijke basis te leggen. De Programmatische Aanpak Grote Wateren met het onderdeel Onderwaternatuurherstel kan hierbij een belangrijke rol spelen. We zullen met betrokken waddenpartijen in gesprek gaan om de weg uit te stippelen waarlangs de vervolgstappen het best kunnen worden vormgegeven en waar de focus van het vervolgonderzoek dient te worden gelegd. In de tussentijd hopen wij dat dit rapport ook voor u van waarde is voor het begrijpen, behouden en versterken van een rijke Waddenzee.
Hoofdingenieur-directeur Noord Nederland Rijkswaterstaat - Joost de Ruig Programmadirecteur Programma naar een Rijke Waddenzee - Hendrikus Venema
Dankwoord
Deze opdracht is aangestuurd door een projectgroep bestaande uit medewerkers van PRW en RWS (Sonja van der Graaf, Hein Sas en Lies van Nieuwerburgh). Dank voor de goede samenwerking.
Het tussenproduct en het eindproduct is besproken met deskundigen uit de klankbordgroep (Addy Risseeuw van PO Mosselcultuur, Barbara Holierhoek van Visafslag Lauwersoog, Frank Timmer van TenneT, Angelo Kouwenhoven van het Ministerie van LNV, Geertjan Smits van Natuurmonumenten, Allix Brenninkmeijer van de Provincie Groningen en Marnix van Stralen van MarinX). Tevens is het eindproduct ter review aangeboden aan de Waddenacademie (o.l.v. Katja Philippart). Dank aan de leden van de klankbordgroep en geraadpleegde deskundigen (waaronder WaterProof B.V.) voor deskundig advies en het aanleveren van bronnen.
Inhoudsopgave
Samenvatting 6 Summary 11
1. Inleiding 15
1.1 Aanleiding 15
1.2 Doel 15
1.3 Geografische afbakening 16
1.4 Aanpak en leeswijzer 17
2. Ontwikkeling analytisch afwegingskader 18
2.1 Beknopte beschrijving van het sublitorale deel van de Waddenzee 18
2.2 Bodemberoering typologie 20
2.3 Inventarisatie van artikelen en mogelijke indicatoren 22
2.4 Selectie van indicatoren voor het afwegingskader 27
2.5 Indeling sublitoraal in subsystemen 39
2.6 Belangrijkste bevindingen 41
3. Bodemberoering 41
3.1 Effecten van bodemberoering door systeemeigen dynamiek 41
3.2 Effecten van bodemberoering door natuurlijke 'events' 53
3.3 Effecten van bodemberoering door omwoeling/schuring (visserij) 60
3.4 Effecten van bodemberoering door extractie (winning) 71
3.5 Effecten van bodemberoering door bedekking 82
3.6 Effecten van bodemberoering door obstructie / constructie 88
3.7 Belangrijkste bevindingen 91
4. Natuurlijke vs. menselijke bodemberoering 92
4.1 Beperkingen bij de vergelijking 92
4.2 Bevindingen vergelijking natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering 94
4.3 Vergelijking storm versus garnalenvisserij 99
4.4 Belangrijkste bevindingen 101
5. Kennisleemten en onderzoeksaanbevelingen 102
5.1 Kennisleemten 102
5.2 Aanbevelingen 103
6. Bevindingen 107
7. Literatuur 110
Bijlage 1. Review Waddenacademie 117
Bijlage 2. Indeling analysetabel 133
Bijlage 3. Abiotische kenmerken 141
Bijlage 4. Biotische kenmerken 142
Bijlage 5. Sensitiviteit en hersteltijd 146
Bijlage 6. Overige menselijke bodemberoering 151
Samenvatting
In voorliggende review is de huidige kennis over effecten van natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering in het sublitorale deel van de Waddenzee op een rij gezet. Daarbij is gekeken naar de vraag hoe de effecten van menselijke bodemberoering zich verhouden tot natuurlijke bodemdynamiek. Deze zeer relevante, maar ook complexe vergelijking is tot op heden voor de Waddenzee nog niet gedaan. De resultaten uit voorliggende review geven waardevolle nieuwe inzichten om de effecten van menselijke bodemberoering in perspectief te kunnen plaatsen in de van nature dynamische Waddenzee.
Methodiek
Om tot de review te komen, is een afbakening gemaakt; o.a. van type beroering, van type effecten, van de manier van zoeken naar literatuur, het gebruik daarvan en in de presentatie van resultaten.
Er zijn diverse indicatoren onderkend die in de praktijk gebruikt worden om de effecten van bodemberoering te beschrijven.
Het gaat daarbij vooral om indicatoren die de effecten op morfologie en biotiek beschrijven. Er is met deze indicatoren en systeem-/ingreep eigenschappen een afwegingskader opgesteld, om verschillende typen bodemberoering op een eenduidige manier met elkaar te kunnen vergelijken. Er zijn daarbij drie kernindicatoren onderkend die bij het vergelijken van de effecten goed gebruikt kunnen worden: de bodemschuifspanning, de sensitiviteit (gevoeligheid) en de hersteltijd van soorten. Om effecten beter te kunnen vergelijken en beoordelen is tevens onderscheid gemaakt in het type subsysteem waarin de bodemberoering plaatsvindt: de hoog en laag dynamische systemen van het sublitoraal.
Resultaten
De beschrijving van de effecten van natuurlijke bodemdynamiek op de morfologie en biotiek is complex, omdat natuurlijke dynamiek uit veel verschillende facetten bestaat. Zo is er op dagelijkse schaal sprake van stroming door getij, met daarbij vaak ook door wind aangedreven golven. Deze natuurlijke vormen van dynamiek zijn sterk bepalend voor hoe het sublitoraal eruit ziet, maar ook vice versa (de abiotiek beïnvloedt de biotiek en de biotiek de abiotiek).
In hoog dynamische gebieden is er over het algemeen sprake van een hogere bodemschuifspanning, grotere korrelgrootte van het sediment, lagere slibfractie en meer erosie. Bodemdieren zijn aan deze omstandigheden aangepast door o.a. hun verschijningsvorm (meer robuust) en levenswijze (snel reproducerend, korte levensduur). In termen van sensitiviteit en herstel leven hier laag sensitieve soorten, die weinig gevoelig zijn voor verstoring en een korte hersteltijd hebben. In de hoog dynamische gebieden is de bodemdiergemeenschap weinig divers.
In laag dynamische delen van het sublitoraal is overwegend een lagere bodemschuifspanning aanwezig, een kleinere korrelgrootte, hogere slibfractie en vindt meer sedimentatie plaats. De bodemdiergemeenschap kan meer divers zijn en bestaat uit soorten die fragieler (sensitiever) zijn, een langere levensduur hebben en worden gekenmerkt door een langere hersteltijd.
Storm en ijsgang zijn 'natuurlijke events' die bovenop de aanwezige natuurlijke dynamiek komen, zij het met lage frequentie, en kunnen zorgen voor sedimenttransport en het wegslaan van schelpdierbanken in het ondiepe sublitoraal.
De beschrijving van natuurlijke bodemdynamiek (zoals golfwerking door wind, stroming door getij, erosie en sedimentatie) benadrukt dat de systeemeigen dynamiek van grote invloed is op de bodemstructuur en (daarmee) op de samenstelling van de bodemdiergemeenschap.
Sublitorale getijdenbekkens en hun hydrodynamische kenmerken in de Nederlandse Waddenzee (gebaseerd op Baptist et al. 2019). (MLWS = Mean Low Water Spring = de gemiddelde hoogte van laagwater tijdens springtij). Met als inzet een schematische weergave van de hersteltijd (in jaren) van wormensoorten, zwaardschede, schelpkokerworm, anemoon, kokkel, strandgaper, mossel en oester.
De effecten van menselijke bodemberoering lopen onderling sterk uiteen. Onder meer omdat er verschillende soorten menselijke activiteiten zijn, die met verschillende frequentie en op uiteenlopende ruimtelijke en temporele schaal voorkomen. De activiteiten kunnen worden ingedeeld in de categorieën:
• omwoeling/schuring (mosselzaadvisserij- en kweek, garnalenvisserij),
• extractie (zandwinning, sedimentextractie / baggeren, schelpenwinning),
• bedekking (zandsuppletie, verspreiding van baggerspecie) en
• obstructie (aanleg en onderhoud van kabels en leidingen).
Omwoeling/schuring (zoals garnalen- en mosselzaadvisserij) komt vaak op grote schaal (Waddenzeebreed) voor en met hoge frequentie (meerdere keren per jaar). Effecten op de morfologie zijn vaak lokaal en van korte duur (sedimentpluimen).
De biotiek ondervindt directe effecten van omwoeling/schuring met sterfte als gevolg, waardoor soortenrijkdom van de bodemdiergemeenschap kan afnemen, evenals de verdeling van individuen over soorten (evenness). Het bestuderen van lange termijn effecten (herstel) blijkt in de praktijk lastig. Soorten die minder gevoelig zijn voor verstoring kunnen gemakkelijk beroerd gebied rekoloniseren, terwijl meer fragiele soorten hinder ondervinden en verdwijnen of lang wegblijven.
Extractie en bedekking (zoals baggeren, zandwinning en -suppletie) vinden overwegend op kleine schaal plaats (lokaal) met lage frequentie (bv. één keer in de vijf jaar, waarbij lokaal uitzonderingen kunnen zijn). Deze vormen van bodemberoering zijn vaak invasiever, in die zin dat de activiteit een grote impact heeft op de bodem (afname biomassa, dichtheid en soortenrijkdom van de bodemdiergemeenschap) en herstel lang kan duren (tot enkele tientallen jaren). Obstructie, zoals aanleg van kabels en leidingen, sluit qua impact aan bij activiteiten als zandwinning en zandsuppletie, omdat het gaat om een activiteit met (zeer) lage frequentie die op kleine ruimtelijke schaal plaatsvindt. Herstel van biotiek na kabelaanleg lijkt echter sneller te gaan (enkele maanden tot jaren).
Overzicht van bodemberoerende activiteiten in het sublitorale deel (met overloop naar het litorale deel) van de Waddenzee.
Uit de literatuur volgt, middels eenduidige resultaten en weinig tegenstrijdigheden, dat van de menselijke bodemberoerende activiteiten extractie en bedekking lokaal de grootste impact hebben. Deze activiteiten beïnvloeden de morfologie en biotiek ter plaatse zeer sterk en volledig herstel van gevoelige soorten duurt lang. Echter, deze activiteiten vinden overwegend met lage frequentie en op kleine schaal plaats, terwijl visserijactiviteit (zoals garnalenvisserij met een matige beroering van de bodem) met veel hogere frequentie en op veel grotere schaal plaatsvindt. Echter, eenduidige resultaten ontbreken, de resultaten die er zijn zijn soms tegenstrijdig of onderzoek kan niet goed worden uitgevoerd, waardoor onduidelijk is wat de lange termijn effecten zijn.
Vergelijking
De uitgevoerde vergelijking van natuurlijke bodemdynamiek vs. menselijke bodemberoering, kent allereerst een aantal beperkingen:
• Er zijn onvoldoende referenties van de ongestoorde situatie, omdat er in de Nederlandse Waddenzee maar een enkel gebied is waar geen menselijke bodemberoering plaatsvindt en dat ook al langere tijd wordt gevolgd in ontwikkeling.
Evenmin is er een historische referentie uit de periode voordat er menselijke bodemberoering was.
• In alle gebieden vindt altijd natuurlijke bodemdynamiek plaats. De natuurlijke dynamiek, kan niet worden 'uitgezet'.
• Het aantal studies over systeemkennis en bodemberoering in de Waddenzee is beperkt, waardoor het scheiden van effecten door natuurlijke dynamiek en menselijke bodemberoerende activiteiten niet altijd mogelijk is. Hier ligt duidelijk een kennisleemte.
• Er bestaat geen vaste set aan indicatoren. Iedere studie heeft een eigen aanleiding en doel en komt tot een eigen set van indicatoren, waardoor een gedegen vergelijking lastig is.
Doordat specifiek en voldoende solide uitgevoerd onderzoek naar de toegevoegde effecten van menselijke bodemberoering (additioneel aan de van nature aanwezige dynamiek) ontbreekt, zijn de hiernavolgende bevindingen kwalitatief van aard.
De effecten van natuurlijke bodemdynamiek en menselijke beroering op de bodemstructuur en samenstelling van de bodemfauna zijn vergelijkbaar. Echter, menselijke bodemberoering is additioneel aan natuurlijke dynamiek in een gebied.
Daarbij, blijkt uit literatuur, zijn effecten van menselijke bodemberoering minder in hoog dynamische gebieden, waar van nature een bodemgemeenschap leeft die is aangepast om in deze omstandigheden te leven en zich te herstellen. In laag dynamische gebieden richt bodemberoering veel meer schade aan en herstel duurt langer omdat hier gevoeliger soorten leven.
Bij het vergelijken van specifieke typen van menselijke bodemberoering en natuurlijke 'events', lijkt het dat de effecten van storm en garnalenvisserij goed met elkaar vergeleken kunnen worden omdat deze wat betreft intensiteit, schaal en frequentie overeenkomen.1 Zowel storm als garnalenvisserij kunnen meerdere malen per jaar en op grote schaal voorkomen, waarbij sprake is van matige beroering.
Wanneer er, met behulp van een hypothetisch en kwalitatief model, een vergelijking wordt gemaakt lijkt het er dus op dat het niet zo zeer gaat om de impact per event van bodemberoering maar vooral om de frequentie waarmee de bodemberoering zich uiteindelijk herhaalt. Wanneer er naast storm 'events' ook sprake is van garnalenvisserij, is er een toegenomen frequentie van beroering van de zeebodem. Het additionele effect van garnalenvisserij bovenop het effect van storm kan de bepalende factor zijn voor een systeem om niet volledig van een storm event te kunnen herstellen, omdat er alweer een volgende beroering plaatsvindt (d.w.z. er is te weinig tijd voor herstel waardoor de effecten van iedere losse verstoring bij elkaar opgeteld worden). Dit zal eerder optreden in een laag dynamisch systeem. De bodemgemeenschap in een laag dynamisch systeem kan door de herhaaldelijke bodemberoering van een menselijke bodemberoerende activiteit, zoals garnalenvisserij, additioneel aan de natuurlijke beroering door een storm 'event', veranderen van één met gevoeliger soorten naar een met robuuster/snel reproducerende soorten, die snel herstellen. De soortensamenstelling van laag dynamische systemen kan dus steeds meer gaan lijken op die van hoog dynamische systemen. In hoog dynamische gebieden speelt dit waarschijnlijk minder omdat soorten daar zijn aangepast aan continue beroering door natuurlijke dynamiek.
Kennisleemten
Uit deze review blijkt dat er over bepaalde bodemberoerende activiteiten en van specifieke gebieden veel kennis is over de impact op de bodem. Er is echter ook nog veel onbekend. Kennisleemten hebben met name betrekking op de kwantitatieve systeemkennis van de Waddenzee; er is bijvoorbeeld onvoldoende kwantitatieve kennis over de verspreiding en aantallen bodemdieren in het sublitoraal en over de natuurlijke dynamiek. De kennis die er is is niet goed bijeengebracht om een vergelijking te kunnen maken tussen de effecten van menselijke bodemberoering versus natuurlijke bodemdynamiek.
Daarbij wordt in studies aan menselijke bodemberoering in de Waddenzee (bijna) geen onderscheid gemaakt tussen gebieden die laag of hoog dynamisch zijn, terwijl dit sterk de impact kan beïnvloeden. Vaak worden maar enkele indicatoren uit ons afwegingskader onderzocht met een beperkte ruimtelijke en temporele schaal. Goede referentiegebieden in de Waddenzee ontbreken en er is weinig bekend over de situatie zonder bodemberoering. Lange en middellange termijnstudies zijn schaars of ontbreken. Er is weinig zicht op de effecten van cumulatie en de doorwerking van bodemberoering op systeemniveau (vooral naar de hogere trofische niveaus).
1 De review van de Waddenacademie (zie bijlage 1) zegt het volgende: “De deskundigen plaatsen vraagtekens bij de vergelijking van de
Aanbevelingen
Concluderend kan gesteld worden dat voorliggende review laat zien dat er in de Waddenzee complexe interacties plaatsvinden tussen soorten, hun natuurlijke omgeving en menselijk gebruik. Deze interacties variëren sterk in tijd en ruimte waardoor oorzaak-gevolg relaties moeilijk vast te stellen en te kwantificeren zijn. Wel is, met behulp van het afwegingskader en een hypothetisch model, inzichtelijk geworden dat storm en garnalenvisserij vergelijkbare effecten kunnen uitoefenen op de bodem, maar dat garnalenvisserij bovenop het effect van storm de 'drempel' kan zijn voor met name de laag dynamische soortenrijke systemen om niet volledig van een storm event te kunnen herstellen, omdat er alweer een volgende beroering plaatsvindt. Zodoende kan met name in laag dynamische gebieden (met hoog gevoelige soorten) de bodemdiergemeenschap bij aanhoudende bodemberoering verschuiven van één met hoog gevoelige soorten naar één met laag gevoelige soorten die snel herstellen. Dit betekent voor de Waddenzee dat er een afname van gevoelige soorten plaatsvindt, en daarmee ook een afname in biodiversiteit.
Aanbevelingen laten zich vatten in de volgende punten:
1. Huidige kennis van het sublitoraal bijeen brengen op een ruimtelijke en temporele schaal 2. Effecten van bodemberoering bestuderen in gesloten gebieden met verschillende dynamiek 3. Grootschalige en langdurige monitoring, met onderzoek naar hogere trofische niveaus 4. Systematische benadering d.m.v. statistische modellering en toetsing met waarnemingen 5. Gebruik maken van BACI studies
Summary
In this review, an overview has been made of the available knowledge from scientific literature about the effects of natural disturbance and human induced disturbance on the subtidal parts of the Dutch Wadden Sea. Also an attempt has been made to compare these two ways of seabed disturbance; to what extent do these two types of disturbance relate to each other?
Methods
A first step is to define the research area and subjects; a.o. different types of seabed disturbance, type of effects (on seabed morphology and biotics), the way of searching for literature and its use, as well as the presentation of results.
A tool for the analysis of results from the literature study is the 'assessment framework' that has been set up.
The framework consists of indicators and system / disturbance properties, to be able to compare different types of seabed disturbance in a more ambiguous way. The most important elements of the framework are bottom shear stress, as well as sensitivity and recovery time of species.
A brief description of the study area is included, because the subtidal parts of the Wadden Sea are a unique and special area, also with high natural dynamics. It should be noted that much is also unknown and studies are ongoing to obtain more information about the subtidal.
Results
Describing the effects of natural disturbance on seabed morphology and biotics is complex. Natural disturbance consists of many different elements. For example, on a daily scale there is current due to tidal action, often also with wind-driven waves. The elements of natural dynamics seem inseparable linked and all-determining for what the subtidal looks like.
A distinction can be made between high and low dynamic areas, determined e.g. by the flow velocity of the water in those parts.
In the highly dynamic areas there is a higher bottom shear stress, a larger grain size of the sediment, lower silt fraction and more erosion. Benthic species in those areas are adapted to these dynamic conditions by e.g. their appearance (more robust) and lifestyle (rapidly reproducing, short lifespan). In terms of sensitivity and recovery, species in dynamic areas have a low sensitivity to disturbance and a short recovery time. In the highly dynamic areas, the benthic community is not very diverse.
In the low dynamic parts of the subtidal there is a low bottom shear stress, a smaller grain size, higher silt fraction and more sedimentation. The benthic community is more diverse and consists of species more fragile (more sensitive) with a longer lifespan (longer recovery time). Storm and ice drift are 'natural events' that come on top of the present natural dynamics, though with low frequency, and can ensure sediment transport and the disappearance of shellfish beds.
In short: natural dynamics have a major influence on the seabed structure and (thus) the composition of the benthic community.
The effects of human induced disturbance vary widely. Partly because there are different types of human activities, which occur with different frequencies and on a different spatial scale. The activities can be divided into the categories:
• abrasion (mussel seed fishery and culture, shrimp fishery),
• extraction (sand extraction, sediment extraction / dredging, shell extraction),
• covering (sand nourishment, distribution of dredged material) and
• obstruction (construction and maintenance of cables and pipelines).
Abrasion often takes place on a large spatial scale with high frequency. Effects on seabed morphology are often local and of short duration (e.g. sediment plumes). The biotics experience direct effects of scouring/ploughing resulting in mortality, causing species diversity of the benthic community to decrease, as well as the distribution of individuals over species (evenness). Studying long-term effects (recovery) appears to be difficult (which seems to be the case with fisheries research anyway). Species less susceptible to disturbance can easily settle in fished areas, while more fragile species disappear.
Extraction and covering (such as dredging, sand extraction and -nourishment) mostly take place at a low frequency (e.g. once every five years, with local exceptions) and on a small scale. But these activities are often more invasive, in the sense that the activities cause more damage (major impact on de seabed morphology and benthic community) and recovery takes a long time (up to a few decades). Obstruction, such as the laying of cables and pipelines, is similar in impact to the activities as sand extraction and sand nourishment, because it concerns an activity with a (very) low frequency that takes place on a local scale. However, recovery of benthic communities after cable laying seems to be going faster (a few months to years).
So: extraction and covering seem to be the most violent kind of activities of the human induced disturbance, because they strongly influence the morphology and biotics on the spot and recovery takes a long time. However, these activities take mostly place at a low frequency and on a small spatial scale, while fishing activities take place at a much higher frequency and on a much larger spatial scale. The question then is, what is worse for the ecosystem.
Comparison
The comparison of natural dynamics vs. human induced disturbance of the seabed that takes place has, first of all, a number of limitations. To start with the fact that there are no areas (anymore) in the Wadden Sea with only natural dynamics. Some areas have been closed, but they also each have their own specific dynamics. In addition, the human induced disturbance always takes place in an area with natural dynamics, whereby the latter cannot be 'turned off'. It was also clear from start of this study that the number of studies on area knowledge and seabed disturbance in the Wadden Sea is limited. There is clearly a knowledge gap here. In addition, there is insufficient use of a fixed set of indicators in the literature we studied, making a thorough comparison difficult.
The bottom line is that there are similar effects: natural dynamics influence the seabed structure and composition of the benthic fauna; human induced disturbance of the seabed can also affect the sediment composition and the occurrence/
distribution of benthic fauna, which is in addition to the natural dynamics in an area. In addition, the effects of human induced disturbance seem less in highly dynamic areas, where naturally a benthic community occurs that is adapted to live and recover in these conditions. In low dynamic areas, human induced disturbance may cause much more damage and recovery will take longer because more sensitive species live here.
Clustering the different types of seabed disturbance by intensity, frequency and spatial scale shows that there is actually only one good and relevant comparison to be made, namely that between storm and shrimp fishing. Both storm and shrimp fishing can occur several times a year and on a large spatial scale, with moderate seabed disturbance. A comparison, using a hypothetical model, illustrates that the additional effect of shrimp fishing on top of the effect of storm may be the 'threshold' for a system to not be able to fully recover from a storm event, because a subsequent disturbance takes place.
The benthic community in a low dynamic system may change, due to the repeated seabed disturbance of shrimp fishing in
Knowledge gaps
This review shows that there is a lot of knowledge about the impact of certain seabed disturbing activities and about specific areas. However, much is still unknown. Knowledge gaps relate in particular to the system knowledge of the Wadden Sea (it is not always possible to separate effects by natural dynamics and human induced seabed disturbance); there is insufficient quantitative knowledge and the knowledge that is available has not been brought together properly to make a comparison between the effects of human induced disturbance versus natural dynamics.
In addition, studies on human induced disturbance in the Wadden Sea make (almost) no distinction between areas that are low or high dynamic, while this can strongly influence the impact. Often only a few indicators from our assessment framework are examined with a limited spatial and temporal scale. There are no good reference areas in the Wadden Sea and little is known about the situation without seabed disturbance. Long term and medium term studies are scarce or missing. There is little insight into the effects of cumulation and the effect of seabed disturbance at system level (especially towards the higher trophic levels).
Recommendations
In conclusion, this review shows that complex interactions take place in the Wadden Sea between species, their natural environment and human use. These interactions vary greatly in time and space, making cause-effect relationships difficult to determine and to quantify. However, with the aid of the assessment framework and a hypothetical model, it has become clear that storm and shrimp fishing can have similar effects on the bottom, but that shrimp fishing in addition to the natural disturbance of storm can be a 'threshold' for a system to not be able to fully recover from a storm event, because a subsequent disturbance takes place. Thus, especially in low dynamic areas (with highly sensitive species), the benthic animal community can shift from one with highly sensitive species to one with low sensitive species that recover quickly with persistent seabed disturbance. Recommendations can be summarized as follows:
1. Gathering current knowledge of the subtidal on a spatial and temporal scale 2. Study the effects of seabed disturbance in areas with different dynamics 3. Large-scale and long-term monitoring, investigating higher trophic levels
4. Systematic approach by means of statistical modeling and testing with observations 5. Using BACI studies
1. Inleiding
1.1 Aanleiding
De internationale Waddenzee is het grootste aaneengesloten intergetijdengebied ter wereld en herbergt unieke
natuurwaarden. De Nederlandse Waddenzee is in 2009 aangewezen als Natura 2000-gebied en UNESCO werelderfgoed.
De ondiepe kustzee wordt vanwege haar grote rijkdom aan bodem- en waterleven op allerlei manieren gebruikt en benut.
Dat geldt in het bijzonder voor transport, visserij, delfstofwinning, en voor recreatie, en meer recent ook voor de aanleg van voorzieningen voor de energietransitie (kabels). Vanuit Rijkswaterstaat vinden daarnaast activiteiten plaats als baggerwerkzaamheden en zandsuppleties (Noordzeekustzone) voor het op orde houden van een veilige en bereikbare kust.
Als gevolg van al deze activiteiten is in bijna alle delen van de Waddenzee en aangrenzende Noordzeekustzone sprake van frequente en directe bodemberoering. Tegelijkertijd is er in dit estuariene systeem sprake van een hoge dynamiek door wind, water, stroming en getij, waardoor er ook van nature beroering van de bodem is.
Bodemberoering kan potentieel grote effecten hebben op het systeem door o.a. verstoring van de bodem en de waterkolom, en doorwerking op de voedselsituatie. Er is (en wordt) veel gepubliceerd over bodemberoering maar het ontbreekt tot nu toe aan een actueel overzicht van de stand van kennis over de omvang en impact van bodemberoerende activiteiten op de bodem en het bodemleven. Er is bij de betrokken overheden behoefte aan een dergelijk kennisoverzicht. Zowel waar het gaat om de impact in vergelijking tot verstoring als gevolg van natuurlijke bodemdynamiek als om de cumulatie van bodemberoerende effecten op de morfologie en biotiek van de Waddenzee.
Het Programma naar een Rijke Waddenzee heeft samen met Rijkswaterstaat de opdracht uitgezet om een uitgebreide literatuuranalyse uit te voeren om zo de relevante beschikbare kennis over de ecologische effecten van bodemberoering te bundelen. Altenburg & Wymenga ecologisch onderzoek heeft deze opdracht uitgevoerd en de resultaten worden in dit rapport gepresenteerd.
1.2 Doel
In deze studie ligt de focus op het beschrijven van de primaire effecten van natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering op de morfologie en biotiek van het sublitoraal van de Waddenzee, evenals het vergelijken van de verschillende typen bodemberoering. Daarbij zijn de volgende doelen opgesteld:
1) Het verzamelen en opstellen van een overzicht van bestaande kennis over effecten van menselijke bodemberoering en natuurlijke bodemdynamiek op morfologie en biotiek in de permanent onder water gelegen delen van de Waddenzee.
Voor de morfologie gaat het hierbij om de volgende effecten:
a) de verstoring van de bodemstructuur en/of bodemsamenstelling waardoor harde structuren verdwijnen, destabilisatie van zachte bodems optreedt, en/of stabilisatie wordt tegengegaan;
b) de opwerveling van sediment waardoor de slibhuishouding kan veranderen en daarmee de helderheid van het water kan verminderen. Ook kan sedimentatie optreden waardoor schelpdieren en andere structuren mogelijk worden afgedekt.
Voor wat betreft effecten op biotiek gaat het om:
c) directe verstoring en/of vernietiging (bv. verplaatsing, bedekking, beschadiging, verbrijzeling of sterfte) van epibenthische organismend) directe verstoring en/of vernietiging van endobenthische organismen
NB. Er wordt in deze studie niet ingegaan op de secundaire effecten hogerop in de voedselketen (doorwerking in het ecosysteem).
2) Het ontwikkelen van een afwegingskader waarmee het mogelijk is om een vergelijking te maken tussen effecten van menselijke bodemberoering en natuurlijke bodemdynamiek en cumulatie-effecten aan de hand van habitatkarakteristieken, sensitiviteit en herstel van soorten.
3) Het uitvoeren van een vergelijking over hoe menselijke bodemberoering zich in de sublitorale delen van de Waddenzee verhoudt tot natuurlijke bodemdynamiek.
4) Het benoemen van onzekerheden, vervolgstappen om die onzekerheden weg te nemen, en een overzicht van kennisleemten.
Met de vergaarde kennis wil de opdrachtgever beoordelen wat de invloed is van bodemberoerende activiteiten op het ecosysteem van de Waddenzee, identificeren welk onderzoek nodig is, en zo nodig en mogelijk een maatregelenpakket ontwikkelen voor het verduurzamen van menselijke activiteiten en het verminderen van de impact van menselijke
bodemberoerende activiteiten. Om tot een dergelijk maatregelenpakket te komen is het van belang om de effecten zoveel mogelijk kwantitatief in kaart te brengen, leemten in kennis duidelijk te maken en om de effecten in perspectief te plaatsen, dat wil zeggen in relatie tot de bestaande natuurlijke dynamiek.
1.3 Geografische afbakening
De geografische afbakening van deze studie is weergegeven in figuur 1-1. Ter illustratie zijn de relevante Natura 2000-gebieden in de omgeving weergegeven. In deze studie gaat het om het sublitorale deel van de Nederlandse Waddenzee. Hieronder vallen de geulen en permanent onderwater gelegen platen ook wel bekend als Natura 2000 habitattype H1110_A. Circa 45% (~1002 km2) van de Nederlandse Waddenzee is sublitoraal. Hoewel de focus in deze studie niet ligt op droogvallende platen en op het diepere deel van de Noordzee zijn studies in die zones wel meegenomen als er relevante kennis uit naar voren komt.
Op voorhand is bekend dat kennis van bodemberoering en -verstoring specifiek voor de Waddenzee schaars is. Daarom is ook gebruik gemaakt van onderzoek naar bodemberoering in de aangrenzende Noordzeekustzone, gebieden elders op de Noordzee (bv. naar de boomkorvisserij met wekkerkettingen en aanleg van kabels) en naar de internationale literatuur over bodemberoering en –verstoring in andere, vergelijkbare kustzeeën in de wereld. Ook studies die niet direct vergelijkbaar zijn aan de Waddenzee, maar wel bijdragen aan het conceptuele kader zijn meegenomen. De review is niet uitputtend, zo zijn niet alle studies meegenomen waarbij ook zijdelings sprake kan zijn van bodemeffecten of onderzoeken die nog niet zijn afgerond (de onderzoeken naar de pulsvisserij zijn bijvoorbeeld niet meegenomen). Zie 2.2 voor de selectie die is gemaakt.
1.4 Aanpak en leeswijzer
Voor het kennisoverzicht van effecten door natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering is een review uitgevoerd van bestaande gepubliceerde studies.
De werkwijze is uitgewerkt in hoofdstuk 2. In dit hoofdstuk wordt allereerst een beknopte beschrijving gegeven van het sublitorale deel van de Waddenzee. Vervolgens wordt een definitie gegeven van wat er in deze studie onder bodemberoering wordt verstaan. Er wordt in dit hoofdstuk beschreven hoe de inventarisatie van artikelen en mogelijke indicatoren heeft plaatsgevonden en een eerste bronnenoverzicht wordt gepresenteerd. Om effecten van natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering op een eenduidige manier met elkaar te kunnen vergelijken is een afwegingskader opgesteld.
Het afwegingskader is een systematische lijst van geselecteerde indicatoren waarmee een vergelijking van effecten van bodemberoering gemaakt kan worden. In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe dit kader tot stand is gekomen.
In hoofdstuk 3 worden de resultaten van de literatuuranalyse gepresenteerd. Er wordt aan de hand van de indicatoren in het afwegingskader beschreven wat de effecten zijn van natuurlijke bodemdynamiek (door systeemeigen dynamiek en natuurlijke 'events') en wat de effecten zijn van menselijke bodemberoering (door omwoeling/schuring, extractie, bedekking en obstructie).
In hoofdstuk 4 wordt aan de hand van het afwegingskader een vergelijking gemaakt tussen natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering, gebaseerd op gegevens gepresenteerd in voorgaande hoofdstukken. In deze beschouwing plaatsen we bodemberoering in het perspectief van gevoeligheid (van soorten of systemen voor bodemberoering), en herstel (o.a. rekolonisatie), en gaan we in op hoe menselijke bodemberoering zich verhoudt tot verstoring als gevolg van natuurlijke dynamiek en mogelijke cumulatie van effecten van bodemberoering.
In hoofdstuk 5 worden kennisleemten aangegeven en aanbevelingen gedaan voor vervolgonderzoek.
Figuur 1-1 Geografische afbakening van deze review, met Natura 2000-gebied Waddenzee (en aangrenzende Noordzeekustzone).
2. Ontwikkeling analytisch afwegingskader
Om effecten van natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering op een eenduidige manier met elkaar te kunnen vergelijken is een afwegingskader opgesteld. In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe dit kader tot stand is gekomen.
Daartoe is allereerst een beknopte beschrijving van het sublitoraal van de Waddenzee opgesteld. Vervolgens is een uitgebreide inventarisatie gedaan naar wetenschappelijke artikelen over bodemberoering in het sublitoraal, waarvan in dit hoofdstuk wordt beschreven hoe het zoekproces was ingericht, hoe bronnen zijn opgeslagen en geanalyseerd, en hoe daaruit resultaten zijn verkregen. Een eerste bronnenoverzicht wordt getoond. Er is uit de bestudeerde literatuur een groslijst van indicatoren gemaakt, die veelvuldig in de artikelen gebruikt worden, om effecten te beschrijven in de vorm van een analysetabel (zie Excel bijlage 1). Vervolgens is de groslijst van indicatoren ingekort (zie voor toelichting §2.4) tot een compacte lijst van indicatoren waarmee de vergelijking tussen natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering gemaakt kan worden. Deze verkorte lijst vormt het afwegingskader.
2.1 Beknopte beschrijving van het sublitorale deel van de Waddenzee
De trilaterale Waddenzee strekt zich uit tussen de Waddeneilanden en de noordkust van Nederland, vanaf Den Helder langs de Duitse kust tot aan het Deense Esbjerg. In totaal beslaat de Waddenzee circa 10.000 km2 bestaande uit geulen, sublitorale, litorale en permanent droge slik- en zandplaten en kwelder. De Nederlandse Waddenzee (hierna Waddenzee) is circa 150 km lang en loopt van Den Helder tot aan het Eems-Dollard estuarium bestaande uit een aantal getijdenbekkens met een totaal oppervlak van circa 2250 km2. De getijdenbekkens staan in verbinding met de Noordzee door zes zeegaten waardoor via de getijdengeulen naast zoutwater ook sediment wordt aangevoerd, en er abiotische en biotische uitwisseling plaatsvindt (bv. met nutriënten en larven). Het wantij ten zuiden van Terschelling verdeelt de Waddenzee in een westelijk en oostelijk deel. In het westelijke deel van de Waddenzee liggen relatief meer en diepere sublitorale gebieden dan in
vergelijking met het oostelijke deel van de Waddenzee (Elias et al. 2012; Min. I&M 2016; Baptist et al. 2019). Dieptes in het sublitoraal variëren van > -5 m t.o.v. NAP tot plaatselijke dieptes van < -40 m bij de zeegaten van het Marsdiep en Vlie (Min. I&M 2016).
Het zoutgehalte in de Waddenzee is zeer variabel en is lokaal afhankelijk van het getij als ook van het spuiregime en neerslag. Zoetwater wordt aangevoerd door instroom vanuit het IJsselmeer, het Lauwersmeer en de Eems-Dollard (zie figuur bijlage 2.1 voor zoutgehalte Waddenzee op basis van model; de Jonge et al. 1993). De wadplaten bestaan voornamelijk uit zand en slib waar op sommige locaties harde structuren zoals schelpdierriffen (oester- en mosselbanken) voorkomen.
Hoewel dichter bij de kust de fractie fijn slib groter is, is de fractie fijn slib in de litorale wadplaten de afgelopen tien jaar afgenomen met gemiddeld 0.24% per jaar (Folmer et al. 2017). Lokaal zijn slibgehaltes echter hoog, zoals bij de vaargeul naar Ameland (waar door het wantij de stroming rustiger is en het slib kan bezinken). De Waddenzee wordt verder gekenmerkt door een dubbeldaags getij. Door de beschermende werking van de Waddeneilanden tegen hoge Noordzee golven, worden golven in de Waddenzee lokaal gegenereerd (Donker 2015).
Door het getij, de wind, golven en stroming wordt sediment aangevoerd, afgezet, getransporteerd en geërodeerd, waardoor een grote natuurlijke dynamiek ontstaat binnen het systeem. Tevens zorgt de aanvoer van zoet- en zoutwater voor
gradiënten in saliniteit. Dergelijke abiotische milieucondities zijn direct en indirect bepalend voor de soortsamenstelling en diversiteit in het gebied (zie ook H3). Daarbij ondersteunt de hoge primaire productie het Waddensysteem door de omzetting van nutriënten uit de Noordzee en het IJsselmeer door microfytobenthos. Daardoor kunnen hoge aantallen
bodemdieren (o.a. wormen en schelpdieren), evenals kreeftachtigen, vissen en zeezoogdieren in het gebied bestaan en gebruiken miljoenen vogels de Waddenzee als voortplantings- en overwinteringsgebied (Jung et al. 2017; Dankers et al.
1981; Christianen et al. 2017).
Hoewel het waddengebied het grootste natuurgebied van Nederland is, is het systeem niet meer (geheel) natuurlijk. In de afgelopen eeuw is het systeem, en daarmee de kenmerkende vertegenwoordigers in het sublitoraal, sterk veranderd door verschillende (menselijke) invloeden. Zo werd vóór de afsluiting van de Zuiderzee door de Afsluitdijk het sublitoraal onder andere gekenmerkt door de aanwezigheid van ondergedoken Groot zeegras (Zostera marina) en geassocieerde soorten zoals de zeestekelbaars (Spinachia spinachia), evenals het voorkomen van de platte oester (Ostrea edulis) en
zandkokerworm riffen (Sabellaria spinulosa) (Buhs & Reise 1997). Met de verdwijning van dergelijke uitgestrekte biotopen en soorten zijn tevens de natuurwaarden (kenmerkende soorten voor het gebied) van het sublitoraal aanzienlijk veranderd.
Vandaag de dag is de aanwezigheid van schelpdierbanken in verschillende stadia van ontwikkeling zoals mossel- (Mytilus edulis) en Japanse oesterbanken (Magallana gigas) een belangrijk kwaliteitskenmerk van het sublitoraal. Schelpdierbanken vormen hier het substraat voor aan harde ondergrond gerelateerde soorten zoals anemonen, mosdiertjes, zeepokken en verschillende soorten wieren. Bovendien fungeren schelpdierbanken, of riffen, als habitat of schuilplek voor verschillende soorten wormen, kreeftachtigen en vissen en als voedselbron voor garnalen, krabben, vissen en vogels wat de biodiversiteit stimuleert (Dekker & Drent 2013; Christianen et al. 2018). Enkele soorten borstelwormen worden als typisch voor het sublitoraal gekarakteriseerd waaronder de schelpkokerworm (Lanice conchilega) (zie indicatie ruimtelijke verspreiding figuur 2-1) en de groene zeeduizendpoot (Alitta virens). Typische schelpdieren van het sublitoraal zijn o.a. nonnetje (Macoma balthica), strandgaper (Mya arenaria), mossel (Mytilus edulis) en Amerikaanse zwaardschede (Ensis leei) (zie indicatie ruimtelijke verspreiding figuur 2-2). Typische vissoorten van het sublitoraal zijn haring (Clupea harengus), platvissen (schol (Pleuronectes platessa), bot (Platichthys flesus), schar (Limanda limanda)), puitaal (Zoarces viviparus) en zeedonderpad (Myoxocephalus scorpius) (Min. LNV 2014). De top van het voedselweb in het sublitoraal wordt gedomineerd door zeezoogdieren (zeehonden) en visetende vogels, grotere (roof)vissen ontbreken.
Voor de voorliggende literatuurstudie is kennis over voorkomen en verspreiding van benthos in het sublitoraal belangrijk als achtergrondinformatie. Er is al veel onderzoek in het litoraal gaande, zo wordt sinds 2008 voor het programma SIBES (Synoptic Intertidal Benthic Survey of the Wadden Sea) het benthos inclusief het sediment in het gehele litoraal van de Nederlandse Waddenzee gemonitord met een monsterpunt om de 500 meter. Onderzoek in het sublitoraal is echter schaarser. Recent (periode van 2015-2018) zijn wel in het sublitoraal ruim 1500 monsters genomen. Daarnaast is onder het programma Waddenmozaïek in het voorjaar van 2019 een systematische monitoring in het sublitorale deel van de Waddenzee van start gegaan. De voorlopige ruwe velddata van de 2019 bemonstering geven een eerste indicatie van de verspreiding en
populatiekenmerken van vier soorten over de gehele Waddenzee: de Amerikaanse zwaardschede, strandgaper, schelpkokerworm en de mossel (Holthuijsen 2019). Zowel de schelpkokerworm (figuur 2-1) als de Amerikaanse zwaardschede (figuur 2-2) komen algemeen voor in alle getijdenbekkens, met dichtheden van respectievelijk meer dan 5000 en 25.000 individuen per m2 . Uit veldobservaties lijkt de biodiversiteit in schelpkokerworm riffen bovendien hoog. De strandgaper is veelal in brakwater condities gevonden, bij de Afsluitdijk en de Eems-Dollard. Sublitorale mosselen komen in hoge dichtheden voor in de westelijke Waddenzee langs de Afsluitdijk en in Marsdiep en Vlie (Zie figuren in bijlage 3).
2.2 Bodemberoering typologie
De definitie van beroering volgens de Van Dale is 'aanraking', 'onrust'. Beroering van de zeebodem zoals we die in deze studie opvatten gaat over activiteiten waarbij tijdens de activiteit contact is met de zeebodem, waardoor deze verstoord wordt ten opzichte van de natuurlijke situatie. We beschouwen ook verstoring van bodems door de natuurlijke dynamiek. Bij deze natuurlijke ‘beroering’ gaat het om de natuurlijke dynamiek die kenmerkend is voor het systeem (golfwerking, stroming, geulverlegging door erosie en sedimentatie) en om bijzondere ‘events’ (storm, ijsgang). De belangrijkste elementen van natuurlijke dynamiek zijn:
• Golfwerking (in open gebieden met lange strijklengte): In de Westelijke Waddenzee heeft de wind langere strijklengtes en kunnen golven langer in hoogte opbouwen, vooral onder invloed van westelijke en noordwestelijke wind. Dit geldt ook voor de buitendelta’s en zeegaten waar golven zich hoog kunnen opbouwen vanaf de Noordzee. Golven en daarmee gepaard gaande stroming zijn van invloed op sedimenttransport.
• Stroomsnelheid: Op sommige locaties, zoals in de zeegaten, kunnen de stroomsnelheden sterk oplopen. Hierdoor wervelt sediment van de bodem op en wordt het getransporteerd.
Figuur 2-1. Voorlopige ruwe velddata: dichtheden (aantallen) van de schelpkokerworm (Lanice conchilega) in het sublitoraal van de Nederlandse Waddenzee (Holthuijsen 2019)
Figuur 2-2. Voorlopige ruwe velddata: dichtheden (aantallen) Amerikaanse zwaardschede (Ensis leei) in het sublitoraal van de Nederlandse Waddenzee (Holthuijsen 2019)
• Geulverlegging: door sedimentatie- en erosieprocessen.
• Storm: Tijdens stormen kunnen grote golfhoogtes optreden die de bodem extra beroeren.
• IJsgang: IJsgang kan de bodem lokaal opstuwen. IJsgang heeft grote effecten op droogvallende platen en randen van de plaat.
Bij lage waterstanden kan het ijs ook de bodem van het ondiepe sublitoraal beïnvloeden.
Effecten van bodemberoering door menselijke activiteiten vormen een afwijking van de bodemdynamiek die past bij het systeem op die plek. Al sinds de vroege historie van het Waddengebied zijn menselijke ingrepen een veel voorkomend fenomeen. In de late Middeleeuwen werd het systeem getransformeerd door veen afgravingen, het aanleggen van dammen en dijken en drainage van moerasgebied door het graven van sloten. Ook werden zeegras en oesters veelvuldig geoogst. Echter met de
voortschrijdende technologische ontwikkelingen zijn bodemberoerende activiteiten in de Waddenzee en Noordzeekustzone vanaf de 19e eeuw zowel in aantal als intensiteit sterk toegenomen. Zo werd onder andere bodemvisserij op industriële schaal toegepast en traditionele schelpdieroogst werd vervangen door mechanische. De intensivering van activiteiten had zowel directe als indirecte gevolgen voor de natuurwaarden van het gebied zoals habitatdestructie en afname van biodiversiteit (Lotze et al.
2005; Lotze 2007).
Ook in de huidige tijd wordt het gebied gekenmerkt door een breed scala aan bodemberoerende activiteiten (zie Figuur 2-3; en voor de ruimtelijke spreiding Figuur 2-4). Er zijn in de loop der jaren ook weer activiteiten stopgezet in de Waddenzee (zoals mechanische kokkevisserij) en er vindt verduurzaming, innovatie en transitie plaats (bijvoorbeeld minder mosselzaadvisserij dan vroeger en de opkomst van mzi's). De menselijke bodemberoerende activiteiten behandeld in deze studie kunnen grofweg worden ingedeeld in vier categorieën van bodemberoering (Foden et al. 2011):
• Omwoeling/schuring, waarbij de bodem wordt afgeschaafd, door elkaar wordt gewerkt en verplaatst. Ook kan schuring op harde bodemstructuren ontstaan. Hieronder vallen de verschillende vormen van bodemvisserij.
- Mosselzaadvisserij en -kweek;
- Garnalenvisserij;
• Extractie, exploitatie als delfstofwinning of waarbij andere natuurlijke bronnen uit de bodem worden verwijderd. Hieronder vallen de volgende activiteiten:
- Zandwinning
- Sedimentextractie (incl. baggeren) - Schelpenwinning
• Bedekking, waarbij de zeebodem bedekt wordt met een laag materiaal. Dit gebeurt bij:
- Zandsuppletie
- Verspreiding van baggerspecie
• Obstructie, in combinatie met extractie (ingraven), waarbij permanente structuren in of op de zeebodem geplaatst worden.
- Aanleg en onderhoud van kabels en leidingen
In hoofdstuk 3 worden de (effecten van) natuurlijke bodemdynamiek en de verschillende typen menselijke bodemberoerende activiteiten nader uitgewerkt.
Er zijn ook activiteiten niet meegenomen in deze studie, zoals de aanleg van dijken en de winning van delfstoffen in de diepere ondergrond (gaswinning, zoutwinning), hoewel er wel sprake kan zijn van impact op de bodem (hoogteligging, meer of minder sedimentatie, verlegging geulen). Maar omdat er geen sprake is van directe beroering zijn dit soort activiteiten niet meegenomen.
Figuur 2.3. Visualisatie van menselijke bodemberoerende activiteiten in de Waddenzee. De focus is gericht op activiteiten in de sublitorale zone.
Zie het onderstaande schema.
Natuurlijke bodemberoering Verstoring door natuurlijke dynamiek - Golfwerking door wind
- Stroming door getij
- Geulverlegging (erosie, sedimentatie) - Storm
- IJsgang
Menselijke bodemberoering Bodemberoerende activiteiten - Mosselzaadvisserij en -kweek;
- Garnalenvisserij;
- Zandwinning
- Sedimentextractie (baggeren) - Schelpenwinning
- Zandsuppleties
- Verspreiding van baggerspecie - Kabels en leidingen
Figuur 2-4. Overzicht van bodemberoerende activiteiten in het sublitorale deel van de Waddenzee (met gegevens van WMR - GELIFES 2015 (garnalenvisserij) en RWS (bagger- en schelpenwinlocaties en mosselpercelen).
2.3 Inventarisatie van artikelen en mogelijke indicatoren
2.3.1 Zoekproces en opslag in database
Het zoekproces, voor het vinden van relevante en bruikbare literatuur, is ingericht met het bepalen van de zoektermen, de afbakening uit de uitvraag in acht nemende, en de databases waarin is gezocht. Dat waren in beginsel de reguliere databases zoals Web of Science, Google Scholar, SCOPUS en Picarta (vooral grijze literatuur). Daarbij is een beperkte set relevante zoektermen gebruikt per bodemberoerende activiteit of -verstoring. De resulterende eerste 20 hits die uit de zoektermen voortkwamen zijn gecheckt als mogelijk relevante bron. Daarbij werd tijdens het zoekproces ook direct gescand op relevantie, waardoor niet elke hit is terug te vinden in het literatuuroverzicht. Er zijn tevens bronnen aangeleverd door de opdrachtgever, er zijn bronnen uit bronnen gebruikt en bronnen zijn uit eigen archief naar voren gekomen, waarbij afgeweken werd van het algemene zoekproces. In het Logboek is daarom de herkomst vermeld. Voor de opgeslagen bronnen is vervolgens het type bron bepaald (grijze of wetenschappelijke literatuur), of er een effect is onderzocht op morfologie en/of biotiek, het type studie (effectstudie, modelstudie, review, meta-analyse, of algemeen beschrijvende studie), het aantal citaties (voor een idee van de impact van de studie) en voor welk deel van de rapportage de bron mogelijk tot nut kon zijn (tabel 2-1).
Tabel 2-1. Overzicht logboek structuur zoals gehanteerd voor het bijhouden van het zoekproces en opslag van literatuur.
Publicaties Beoordeling Zoekproces Archief
Auteurs Type bron Zoektermen Hoofdmap
Publicatiejaar Onderzocht effect Herkomst Gedeelde hoofdmap
Titel Type studie In/via (naam bron) Submap
Onderzoeksgebied Nuttig voor onderdeel Download datum Aantal citaties
De gebruikte zoektermen en criteria zijn vastgelegd in een logboek (zie tabel bijlage 2-3). Selecties en verfijningen in zoekacties zijn ook gedocumenteerd. Aanvullend op de digitale scans zijn estuariene en mariene ecologen geraadpleegd voor eventuele aanvullende grijze literatuur. Het open source programma Mendeley is gebruikt als opslagdatabase.
2.3.2 Bronnenanalyse en duiding resultaten
Na een eerste zoektocht zijn de gevonden bronnen verdeeld in (I) ‘evidence-based’ effectenstudies, waarin de effecten van menselijke en natuurlijke bodemberoering op morfologie en/of biotiek ook daadwerkelijk in het veld zijn onderzocht, en (II) andersoortige studies zoals review en modelstudies. Aan de hand hiervan zijn resultaten op twee manieren tegen het licht gehouden: (I) een verdiepende bronnenanalyse van de geselecteerde 'evidence-based' effectstudies en (II) een beschouwend gedeelte waarin de resultaten uit de effectenstudies, mede op basis van de andere studies en kennis, worden geduid in een ecologische context. Belangrijke vragen daarbij zijn hoe de effecten van menselijke activiteiten zich verhouden tot beroering door natuurlijke dynamiek, wat de gevoeligheid (sensitiviteit) van soorten is voor dit type effecten en het herstelvermogen. Ook mogelijke cumulatie wordt hier nader bekeken.
Om te bepalen welke artikelen meer tot in detail werden bestudeerd voor de daadwerkelijke analyse, is een selectie gemaakt. Dit is gedaan op basis van een indeling van artikelen die effect beschrijven op morfologie en op biotiek. Daarbij is gekeken naar het aantal artikelen dat is gevonden per bodemberoeringstype (d.w.z. de verschillende menselijke activiteiten en de natuurlijke dynamiek). Het aantal artikelen met de hoogste impact factor (aantal citaties in combinatie met publicatiejaar) per onderwerp werd meegenomen voor de verdiepende bronnenanalyse. Daarbij werd ook gelet op de locatie van het studiegebied (met een voorkeur voor studies in de Waddenzee of qua afstand zo dichtbij mogelijk). Voor verdere verwerking is uit elk geselecteerd artikel informatie geëxtraheerd en in een analysetabel opgeschreven (zie aparte Excel bijlage 1), onderverdeeld in de volgende categorieën voor nadere analyse: documentatie, algemeen, methode/
kwaliteitscontrole, studiegebied, morfologische effecten, biotische effecten structureel, biotische effecten functioneel en sensitiviteit (voor details zie tabel bijlage 1.1). De effecten zijn hierbij onderverdeeld in effecten op de morfologie (sedimentsamenstelling, korrelgrootte, organisch gehalte en troebelheid) en biotiek.
Effecten op de biotiek zijn onderverdeeld in effecten gerelateerd aan klassieke structurele parameters van de benthische gemeenschap (bv. biodiversiteit/evenness2, soortenrijkdom, aantallen/dichtheid en biomassa) en functionele parameters (bv. 'functional diversity', 'trait composition' en secundaire productie).
Tevens is voor elke studie de hersteltijd voor elk onderdeel genoteerd wanneer dit in de studie stond beschreven. Om een sensitiviteitsmaat voor soorten te kunnen bepalen is daarnaast ingevuld welke soorten kenmerkend waren voor het controle en/of impact gebied en of er in de betreffende studie specifieke soorten als 'gevoelig' zijn geïdentificeerd.
Vervolgens is een tweede selectie gemaakt van bronnen op basis van relevantie (bv. studiegebied, sublitoraal, diepte, sediment) en betrouwbaarheid (bv. BACI effectstudie, voldoende replica's, referentiesituatie). Aan elke geanalyseerde bron is hiervoor een betrouwbaarheids- en relevantiescore toegekend met een beoordelingsmaat (zie uitwerking in tabel bijlage 1.2 ). Studies met een lage score voor betrouwbaarheid in de zin van het ontbreken van referentie- of controlegebieden of weinig monsters zijn niet meegenomen in de resultatenbeschrijving. Dat geldt tevens voor studies met een lage score voor relevantie. Uitzonderingen zijn model- en labstudies die door hun andere opzet afzonderlijk zijn beoordeeld.
Voor de beschrijving van de resultaten van elke activiteit in hoofdstuk 3 zijn de resultaten kort samengevat volgens een vast stramien. Daarbij wordt ingegaan op (1) het type bodemberoering en voorkomen in tijd en ruimte, (2) wat de bodemberoering doet en welk deel van de bodem impact ondervindt, (3) hoeveel studies beschikbaar zijn en leemten in kennis, en (4) wat de belangrijkste resultaten zijn. Aan het eind volgt een korte samenvatting in een overzichtstabel.
2.3.3 Bronnenoverzicht
In totaal zijn voor deze review 210 bronnen geselecteerd en opgeslagen met relevante onderwerpen voor de huidige studie, waaronder 97 effectstudies, 6 meta-analyses, 21 modelstudies, 36 reviews en 53 bronnen vallende onder een andere categorie (d.w.z. beschrijvende studie, proefschrift, notitie, boek). Voor de 'evidence based' analyse zijn 60 studies geselecteerd (zie uitleg hierboven) op basis van onderwerp, impact factor en betrouwbaarheid en relevantie; waaronder 56 effectstudies, 2 meta-analyse en 2 modelstudies.
Figuur 2-5 geeft het aantal geselecteerde studies voor analyse per type verstoring weer, uitgesplitst in het aantal bronnen per effectcategorie (biotiek, morfologie, of een combinatie). Er zijn relatief veel studies gevonden voor zandsuppleties en boomkorvisserij met wekkerkettingen. Van andere bodemberoerende activiteiten zijn minder effectenstudies beschikbaar.
Uit het overzicht blijkt, dat het aantal studies dat zich richt op de biotiek wat groter is dan morfologische studies, maar dat in veel studies beide indicatoren zijn meegenomen. Voor zowel sedimentextractie, zandsuppletie en ijsgang zijn 'simulatie' studies in de analyse meegenomen. In deze studies is de betreffende activiteit gesimuleerd in het veld of in een laboratoriumsetting en zijn de effecten hiervan gemeten. In figuur 2-6 is ook het aantal artikelen per publicatiejaar weergegeven. In de analyse zijn relatief veel recente studies meegenomen.
Figuur 2-7 geeft het aantal studies per diepterange weer, verdeeld over de verschillende studiegebieden. Er is relatief veel onderzoek gedaan naar activiteiten met effecten op droogvallende platen en in het ondiepe kustgebied.
In totaal zijn 18 studies in de gehele Waddenzee meegenomen (13 in de Nederlandse Waddenzee), waarvan 6 in het litoraal, 8 in het sublitoraal en 4 studies beide zones dekken. In figuur 2-8 wordt op kaart een overzicht gegeven van studies aan bodemberoering in de Waddenzee. Daarbij valt op dat er vooral veel onderzoek is gedaan in het westelijk deel van de Waddenzee, en dan met name over de onderwerpen mosselzaadvisserij/-kweek en garnalenvisserij.
2 Verklaring van termen: Evenness = verdeling van individuen over soorten
Vijf van de geselecteerde studies zijn uitgevoerd in de Nederlandse Noordzeekustzone, 34 studies in de internationale zeeën. Hoewel er geen één op één vertaling mogelijk is van de resultaten uit deze studies naar de Nederlandse Waddenzee en Noordzeekustzone, kunnen deze indicatief zijn voor algemene patronen en zijn daarmee relevant voor dit onderzoek.
Figuur 2-5. Overzicht van het aantal geselecteerde effectenstudies per bodemberoerende activiteit resp. bodemverstoring per primair effect op biotiek, en/of morfologie.
Figuur 2-6. Overzicht van geselecteerde effectenstudies verdeeld over menselijke bodemberoerende activiteit resp. natuurlijke bodemdynamiek, en het publicatiejaar van de geselecteerde effectenstudies.
Figuur 2-7. Verdeling van de geselecteerde effectenstudies naar diepteklasse en oorsprong studiegebied.
2.4 Selectie van indicatoren voor het afwegingskader
Eerdere studies aan de effecten van bodemberoering (bv. Hiddink et al. 2006; Tillin et al. 2006; Van Dalfsen et al. 2000;
Van Denderen et al. 2015; Rijnsdorp et al. 2018) wijzen uit dat er een aantal indicatoren zijn die belangrijk kunnen zijn bij het maken van de vergelijking tussen natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering. Het gaat hierbij om indicatoren op verschillende niveaus, te weten: eigenschappen van het systeem en van de ingreep; bodemparameters en biotiek (zie tabel 2-2). In tabel 2-2 zijn de belangrijkste systeem-/ingreepeigenschappen en indicatoren weergegeven, evenals het percentage van de geanalyseerde artikelen waarbij iets over de indicator wordt gezegd. Bij de beschrijving van effecten in het resultaten hoofdstuk (H3) worden de resultaten tabellarisch samengevat, waarbij deze tabel (2-2) per type natuurlijke bodemdynamiek vs. menselijke bodemberoerende activiteit zoveel mogelijk wordt ingevuld, afhankelijk van de beschikbare kennis die er is. Er is gekozen voor een set van meerdere indicatoren (en niet één), omdat er verschillende onderzoeken zijn die verschillende factoren meten. Wij proberen daarin alles mee te nemen en overzicht te krijgen (waar mogelijk op basis van veldgegevens, modellen); en indien kennis ontbreekt de leemtes aan te geven.
Van de indicatoren is in onderstaande tabel een korte definitie gegeven in de laatste kolom. Bij het uitwerken van de vergelijking van effecten tussen natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering gebruiken we met name 3 indicatoren: bodemschuifspanning, sensitiviteit, en herstel. Deze indicatoren zijn overkoepelend voor de andere indicatoren, geven de maat van het effect goed weer en zijn goed vergelijkbaar.
1. De bodemschuifspanning geeft een integraal beeld van de bodemparameters bodemdynamiek, sedimenttype, organisch gehalte en korrelgrootte.
2. De sensitiviteitsmaat geeft een samenvatting van de biomassa, dichtheid, diversiteit en soortensamenstelling.
3. Herstel is een maat voor de ecologische impact.
Indicator Toelichting
In % van geanalyseerde (51) studies gebruikt Laag dynamisch -
hoog dynamisch
Activiteiten kunnen plaatsvinden in laag vs.
hoog dynamische gebieden [laag dynamisch
= max. stroomsnelheid < 0.8 m/s; hoog dynamisch = max. stroomsnelheid > 0.8 m/s]
23%
Ondiep - diep Activiteiten kunnen plaatsvinden in ondiepe vs. diepe gebieden (ondiep: -5m MLWS ≤ diepte < 4% gem. droogvaltijd; diep < -5 m MLWS; MLWS = gemiddeld laagwaterspring]
78%
Intensiteit van de beroering
Invasief: bedekken, omploegen Minder invasief: schuren
96%
Frequentie in aantal malen per jaar in de Waddenzee 96%
Ruimtelijk spreiding Lokaal, regionaal, hele Waddenzee 25%
Bodemdynamiek (sedimentatie - erosie)
Veranderingen in bodemligging (klein, groot, heel groot)
31%
Sedimenttype en korrelgrootte
Slib, klei, zand, grof zand (of mengsels daarvan)
43 - 90%
Organisch materiaal gehalte
Als gehalte van sedimentmassa (laag,
beperkt, hoog) 16%
Bodem- schuifspanning
Maat voor de erosiegevoeligheid van de bodem (laag, beperkt, hoog) (zie toelichting in §2.3.5)
16%
Biomassa De totale massa van de bodemorganismen in het studiegebied
23%
Dichtheid De hoeveelheid individuen van een soort per oppervlakte-eenheid
23%
Diversiteit/
soortsamenstelling
Verscheidenheid aan soorten 22%
Sensitiviteit Kwetsbaarheid van een soort / het systeem (zie toelichting in §2.3.6)
31%
Herstel Terugkeer van soorten na verwijdering/
sterfte (zie toelichting in §2.3.7)
14%
Systeembeschrijving Systeem duiding
Ingreep
Bodemparameters
Biotiek
Tabel 2-2. Systeem-/ingreepeigenschappen en indicatoren voor het bepalen en vergelijken van effecten van natuurlijke bodemdynamiek en menselijke bodemberoering
2.4.1 Bodemschuifspanning
Bodemschuifspanning is een fysieke horizontale kracht die op de bodem inwerkt, zoals de kracht van stromend water of een menselijke bodemberoerende activiteit. Bodemschuifspanning wordt uitgedrukt in kracht per oppervlakte-eenheid zeebodem (N/m2). Bij stromend water is bodemschuifspanning een functie van de waterdiepte, stroomsnelheid, golven (orbitaalsnelheid) en de bodemruwheid.
Hoge bodemschuifspanning resulteert in schuring van de bodem en als de kracht te groot wordt door bv. hoge stroomsnelheden zal er erosie van de bodem optreden.
Met de aanname dat bodemschuifspanning in eerste instantie de biomassa van bodemdiergemeenschappen beïnvloedt via groeisnelheid (de foerageeractiviteit wordt beperkt als er een te hoge stroomsnelheid is), tonen Hiddink et al. (2006) middels modelwerk en velddata, aan dat er een verband is tussen de groeisnelheid van infauna (biomassa) in de Noordzee en de bodemschuifspanning. Er is een maximum van gemodelleerde bodemschuifspanning (0,25 N/m2) voor groei en overleving van benthos (zie figuur 2-9; Hiddink et al. 2006). Er is echter ook enige mate van waterbeweging nodig voor de aanvoer van voedingsstoffen voor bodemdieren (m.a.w. een bodemschuifspanning van 0 is ook niet optimaal; Hiddink et al.
2006).
Figuur 2-9. Het verband tussen infauna biomassa in de Noordzee en bodemschuifspanning als gevolg van getijdestroming (uit Hiddink et al. 2006).
